JPH11120743A - ディスク装置のスピンドルシャフトとハブの締結方法およびその締結体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気ディスク装置のハブとスピンドルシャフ
トの締結方法において、安価な部品で生産性が高い締結
方法を実現すること。 【解決手段】 スピンドルシャフト２の外径よりも大き
い内径を有するハブ１の穴部にスピンドルシャフト２を
挿入し、スピンドルシャフトとハブを所望の寸法関係に
位置決めし、ハブ端面の穴部の近傍を全周にまたは間欠
的に全周に亘って、ハブの材料の弾性限度を越える荷重
で加圧し、ハブの前記穴部近傍にスピンドルシャフト軸
方向の圧縮力を発生させて、弾性限度を越えたハブの材
料の一部をスピンドルシャフトとハブとの隙間を埋める
ように塑性流動させ、スピンドルシャフトとハブとを締
結して一体化する締結方法。また、スピンドルシャフト
の外周に、円周方向の、または軸方向の溝または突起を
設けること。さらに、スピンドルシャフト外周に螺旋状
溝または突起を設けること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハブの一部を加圧
して材料を塑性流動させることによってハブとスピンド
ルシャフトを一体化する締結方法及びそれを用いた磁気
ディスク装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ハブとスピンドルシャフトを締結する場
合は、例えば特開昭６１ー１６５８７４号公報に開示さ
れているように、常温ではスピンドルシャフトの外径よ
りも小さな内径を有するハブをスピンドルシャフト外径
よりも内径が大きくなるまで加熱した後に、スピンドル
シャフトを高温のハブに挿入し、ハブとスピンドルシャ
フトが所定の寸法関係になるように保持しながら冷却し
て締結する焼きばめが用いられている。

【０００３】また、ハブとスピンドルシャフトを締結す
る別の従来例では、ハブの内径よりも若干大きい外径を
有するスピンドルシャフトをハブに常温で圧入して締結
する方法がある。また、ハブとスピンドルシャフトを締
結するさらに別の従来例では、例えば特開平５ー１５３
７５６号公報に開示されているようにハブとスピンドル
シャフトをわずかな隙間を持ったはめあい部品にしてお
き、上記ハブとスピンドルシャフトの隙間に接着材を注
入し、接着剤を硬化させて締結する方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の焼きばめ締結方法においては、ハブを加熱し、所
望の焼きばめ温度に安定させるまでに時間がかかるため
に生産性が悪い。さらにスピンドルシャフトをハブに挿
入する際には、挿入の途中でスピンドルシャフトとハブ
が接触して、スピンドルシャフトとハブが所望の寸法関
係に位置決めされる前にハブが収縮して締結してしまう
ことを防ぐために、高精度（高価）な組立設備が必要と
なる。

【０００５】また、スピンドルシャフトの挿入が完了
し、スピンドルシャフトとハブが所望の関係に位置決め
された後も、ハブが冷却、収縮し、完全に締結が終了す
るまでハブとスピンドルシャフトを位置決めしたまま保
持する必要があるために生産性が悪い。

【０００６】また、上記生産性を改善するために、締結
作業と同時作業で順次複数個のハブを予備加熱、冷却し
ておく方法もあるが、設備が大掛かりになり、さらに設
備費用が高価になる。またハブとスピンドルシャフトの
製作精度のばらつきが締結力に大きく影響するために、
締結する部品であるスピンドルシャフトの外径とハブの
内径は極力高精度に製作しなくてはならず、部品の加工
費用も高価になる。

【０００７】また、上記従来例の圧入締結方法において
は、焼きばめ締結方法と比較して、生産性は改善され、
組立設備も比較的安価で構成できる。しかしながら、圧
入作業時にはハブとスピンドルシャフトの間の相対運動
に伴う塵埃が発生し、磁気ディスク装置の性能の低下を
もたらす可能性がある。また、焼きばめ締結方法と同様
に、ハブとスピンドルシャフトの製作精度のばらつきが
締結力に大きく影響するために、締結する部品であるス
ピンドルシャフトの外径とハブの内径は極力高精度に製
作しなくてはならず、部品の加工費用も高価になる。

【０００８】また、上記従来例の接着締結方法において
は、上記従来例の特開平５ー１５３７５６号公報に開示
されている如く、接着剤のはみだしを防止し、全周に渡
って均一な接着力を得るためには接着剤注入用の溝をハ
ブに設ける必要があり、さらにハブもしくはスピンドル
シャフトには接着剤を全周に染み渡らせるための溝が必
須であり、やはり部品の加工費用が高価になる。さらに
接着剤の硬化に時間を要するために作業性が悪い。

【０００９】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、安価なハブ
とスピンドルシャフトで生産性が高い締結方法及びその
締結体を実現することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は主として次のような構成を採用する。

【００１１】ディスクを積層するハブと回転軸であるス
ピンドルシャフトが一体となって回転するディスク装置
に使用されるスピンドルシャフトとハブの締結方法であ
って、スピンドルシャフトの外径よりも大きい内径を有
するハブの穴部にスピンドルシャフトを挿入し、スピン
ドルシャフトとハブを所望の寸法関係に位置決めし、ハ
ブ端面の穴部の近傍を全周にまたは間欠的に全周に亘っ
て、ハブの材料の弾性限度を越える荷重で加圧し、ハブ
の前記穴部近傍にスピンドルシャフト軸方向の圧縮力を
発生させて、弾性限度を越えたハブの材料の一部をスピ
ンドルシャフトとハブとの隙間を埋めるように塑性流動
させ、スピンドルシャフトとハブとを締結して一体化す
るスピンドルシャフトとハブの締結方法。

【００１２】また、前記締結方法において、スピンドル
シャフトのハブとの締結範囲の外周に、スピンドルシャ
フト円周方向の溝または突起を成形し、弾性限度を越え
たハブの材料の一部をスピンドルシャフトの溝内または
突起間を含むスピンドルシャフトとハブとの隙間を埋め
るように塑性流動させ、スピンドルシャフトとハブとを
締結して一体化すること。

【００１３】さらに、前記締結方法において、スピンド
ルシャフトのハブとの締結範囲の外周に、スピンドルシ
ャフト軸方向の溝または突起を成形し、弾性限度を越え
たハブの材料の一部をスピンドルシャフトの溝内または
突起間を含むスピンドルシャフトとハブとの隙間を埋め
るように塑性流動させ、スピンドルシャフトとハブとを
締結して一体化すること。

【００１４】さらに、前記締結方法において、スピンド
ルシャフトのハブとの締結範囲の外周に螺旋状の溝また
は突起を成形し、弾性限度を越えたハブの材料の一部を
スピンドルシャフトの溝内または突起間を含むスピンド
ルシャフトとハブとの隙間を埋めるように塑性流動さ
せ、スピンドルシャフトとハブとを締結して一体化する
こと。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を用いて
以下説明する。図１は本発明の実施形態の磁気ディスク
装置を示し、図２、図３及び図４は本発明の第１の実施
形態を示し、図５及び図６は本発明の第２の実施形態を
示し、図７及び図８は本発明の第３の実施形態を示し、
図９及び図１０は本発明の第４の実施形態を示し、図１
１及び図１２は本発明の第５の実施形態を示す。

【００１６】ここにおいて、１は締結後のハブ、２はス
ピンドルシャフト、３は締結前のハブ、４はパンチ、５
はダイ、６はパンチ加圧部、７はダイ加圧部、８は締結
後のハブ、９は締結後のハブ、１０はスピンドルシャフ
ト、１１は円周方向の溝、１２はスピンドルシャフト、
１３は円周方向突起、１４はスピンドルシャフト、１５
は軸方向の溝、１６はスピンドルシャフト、１７は軸方
向の突起、１８はスピンドルシャフト、１９は螺旋状の
溝、２０はスピンドルシャフト、２１は螺旋状の突起、
２２は軸受、２３はベース、２４はディスク支持部、２
５はディスク、２６はスペーサ、２７はディスク保持部
材、をそれぞれ表す。

【００１７】図１は、本発明の締結方法を用いて一体化
されたハブ１とスピンドルシャフト２を使用した磁気デ
ィスク装置の一例を示す断面図である。本発明の締結方
法により一体化されたハブ１とスピンドルシャフト２は
軸受２２を介して、回転可能となるようにベース２３に
組み立てられている。ベース２３には電機子（図示せ
ず）が装着され、一体化されたハブとスピンドルシャフ
トの前記電機子と対向する位置にロータマグネット（図
示せず）が配置され、回転可能となる。ハブ１のディス
ク支持部２４にはディスク２５とスペーサ２６が交互に
積層されており、最上面ディスクのさらに上にはディス
ク保持部材２７が例えば焼きばめにより、ハブと一体化
されている。

【００１８】図２は本発明の第１の実施形態の締結方法
を用いて一体化されたハブ１とスピンドルシャフト２の
断面図である。

【００１９】図３および図４は本発明の第１の実施形態
の締結のプロセスを示す断面図であり、図３が締結前の
断面図、図４が締結の最中、即ち加圧中の断面図を示
す。これによると、締結前のハブ３のスピンドルシャフ
ト２との締結穴部の内径は、スピンドルシャフト２の外
径よりも大きく、常温でハブ３の穴部にスピンドルシャ
フト２が挿入可能となっている。

【００２０】上記ハブ３をダイ５にセットし、スピンド
ルシャフト２をハブ３の内径に挿入し、スピンドルシャ
フト２とハブ３を所定の寸法関係に位置決め（軸方向と
径方向に）した後、プレス機等を用いてパンチ４の加圧
部６およびダイ５の加圧部７によってハブ３の締結部の
両端面の締結穴部近傍を全周に、または間欠的に全周に
亘って加圧する。

【００２１】加圧されたハブ３の穴部近傍には、軸方向
の圧縮力が発生し、材料の弾性限度を越えたところで応
力の一番小さい方向、つまりスピンドルシャフト２との
隙間を埋める方向にハブ３の材料の一部が塑性流動を始
め、流動した材料がハブ３とスピンドルシャフト２の隙
間を埋めることでハブ３とシャフト２の締結が可能とな
る。図４の（２）に示すように、ハブ１の締結穴部の極
く近傍を加圧するので、この加圧された部分が塑性流動
を起こしてハブとシャフトの隙間を充填するようにな
る。

【００２２】本実施形態によると、ハブ３とスピンドル
シャフト２の締結力はハブ３の材料に固有の弾性限界値
および加圧力によって決まり、部品の製作精度による影
響は小さい。したがって安価な部品で安定した締結力を
得ることが可能となる。また、締結はプレス完了ともに
終了するため、生産性も高い。

【００２３】また、組立設備はプレス機構と部品の搬送
機構およびハブとスピンドルシャフトの位置決め機構
（治具）のみで構成できるために、その製作費用が安価
にできる。さらに、ハブの材料の一部が応力の一番小さ
い方向、つまりスピンドルシャフトとの隙間を埋める方
向に塑性流動するだけであり、スピンドルシャフトとハ
ブの間には相対運動が発生しない。したがって塵埃も発
生せず、高品質な締結体を供給できる。

【００２４】図５および図６は、本発明の第２の実施形
態を示す断面図であり、ハブの端面の片側を変形させず
に締結を行う場合の実施形態である。この場合、図３に
おいて、ダイ５の加圧部７を無くすることでハブ８の如
く形状を得ることが可能となり（ハブの底面を平坦にす
る）、パンチ４の加圧部６を無くすることでハブ９の如
く形状を得ることが可能となる（図６のようにハブの上
面を平坦にする）。

【００２５】図７および図８は、本発明のスピンドルシ
ャフトの形状を変えた第３の実施形態の断面図であり、
図７はスピンドルシャフト１０のハブ１と締結する範囲
の外周に円周方向の溝１１を成形した例であり、図８は
スピンドルシャフト１２のハブ１との締結する範囲の外
周に円周方向の突起１３を成形した例である。本実施形
態によると、スピンドルシャフト１０の溝１１およびス
ピンドルシャフト１２の突起１３の両端部に塑性流動し
たハブ１の材料の一部が充填されるために、より強固な
締結力が得られる。上記溝、突起の本数および形状は所
望の締結力に応じて任意に設定すれば良い。これによれ
ば、スピンドルシャフトの軸方向の締結力が一層強固に
なる。

【００２６】図９および図１０は、本発明のスピンドル
シャフトの形状を変えた第４の実施形態の断面図であ
り、図９はスピンドルシャフト１４のハブ１との締結す
る範囲の外周に軸方向の溝１５を成形した例であり、図
１０はスピンドルシャフト１６のハブ１との締結する範
囲の外周に軸方向の突起１７を成形した例である。図９
の（２）に示すように、前記軸方法の溝１５は、スピン
ドルシャフト１４の外周に複数設けても良く、このよう
にすることにより、ハブとスピンドルシャフトとの回転
方向の締結力は一層強固になる。

【００２７】本実施形態によると、スピンドルシャフト
１４の溝１５およびスピンドルシャフト１６の突起１７
の両端部に塑性流動したハブ１の材料の一部が充填され
るために、より強固な締結トルクが得られる。上記溝、
突起の本数および形状は所望の締結トルクに応じて任意
に設定すれば良い。本実施形態記載の溝および突起は、
円周方向と軸方向を組み合わせて用いてもよい。

【００２８】図１１および図１２は、本発明のスピンド
ルシャフトの形状を変えた第５の実施形態の断面図であ
り、図１１はスピンドルシャフト１８のハブ１との締結
する範囲の外周に螺旋状の溝１９を成形した例であり、
図１２はスピンドルシャフト２０のハブ１との締結する
範囲の外周に螺旋状の突起２１を成形した例である。本
実施形態によると、スピンドルシャフト１８の溝１９お
よびスピンドルシャフト２０の突起２１の両端部に塑性
流動したハブ１の材料の一部が充填されるために、強固
な締結力と締結トルクが同時に得られる。これによれ
ば、スピンドルシャフトの軸方向及びその径方向の締結
力は一層強固になる。上記溝、突起の本数および形状は
所望の締結力および締結トルクに応じて任意に設定すれ
ば良い。

【００２９】以上の説明では、ディスク装置として、磁
気ディスクについて説明したが、これに限らず他のディ
スク、例えば、光磁気ディスク、光ディスクなどについ
ても、当然に本発明を適用可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように本発明のハブとス
ピンドルシャフトの締結方法によれば、ハブの締結穴の
近傍を加圧し、その一部をスピンドルシャフトとの隙間
を埋める方向に塑性流動させることによってハブとスピ
ンドルシャフトの締結が可能となるため、生産性が高
く、設備費用も安価にできる。

【００３１】また締結力は、ハブの材料の弾性限界値と
加圧する荷重によって決まり、部品の製作精度による影
響が小さいために、高精度の部品が不要となり、安価な
部品で締結が可能となる。

【００３２】本発明の効果を従来の焼きばめ締結方法と
比較すると、締結に要する作業時間は二分の一以下、設
備費用は五分の一以下で締結可能であり、使用する部品
も数倍以上加工公差を大きくとることが可能となり、安
価に製作し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における締結方法によって一
体化された、ハブとスピンドルシャフトを組み込んだ磁
気ディスク装置の断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態の締結方法によって一
体化された、ハブとスピンドルシャフトの断面図であ
る。

【図３】第１の実施形態のおける締結前の部品状態を示
す断面図である。

【図４】第１の実施形態における締結最中の状態を示す
断面図である。

【図５】本発明の第２の実施形態における締結方法によ
って一体化された、ハブとスピンドルシャフトの断面図
である。

【図６】本発明の第２の実施形態における締結方法によ
って一体化された、ハブとスピンドルシャフトの断面図
である。

【図７】本発明の第３の実施形態の締結方法によって一
体化された、ハブと締結部分に円周方向の溝が成形され
たスピンドルシャフトの断面図である。

【図８】本発明の第３の実施形態の締結方法によって一
体化された、ハブと締結部分に円周方向の突起が成形さ
れたスピンドルシャフトの断面図である。

【図９】本発明の第４の実施形態の締結方法によって一
体化された、ハブと締結部分に軸方向の溝が成形された
スピンドルシャフトの断面図である。

【図１０】本発明の第４の実施形態の締結方法によって
一体化された、ハブと締結部分に軸方向の突起が成形さ
れたスピンドルシャフトの断面図である。

【図１１】本発明の第５の実施形態の締結方法によって
一体化された、ハブと締結部分に螺旋状の溝が成形され
たスピンドルシャフトの断面図である。

【図１２】本発明の第５の実施形態の締結方法によって
一体化された、ハブと締結部分に螺旋状の突起が成形さ
れたスピンドルシャフトの断面図である。

【符号の説明】

１ 締結後のハブ ２ スピンドルシャフト ３ 締結前のハブ ４ パンチ ５ ダイ ６ パンチ加圧部 ７ ダイ加圧部 ８ 締結後のハブ ９ 締結後のハブ １０ スピンドルシャフト １１ 円周方向の溝 １２ スピンドルシャフト １３ 円周方向突起 １４ スピンドルシャフト １５ 軸方向の溝 １６ スピンドルシャフト １７ 軸方向の突起 １８ スピンドルシャフト １９ 螺旋状の溝 ２０ スピンドルシャフト ２１ 螺旋状の突起 ２２ 軸受 ２３ ベース ２４ ディスク支持部 ２５ ディスク ２６ スペーサ ２７ ディスク保持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金丸 尚信 茨城県ひたちなか市高場2520番地 株式会 社日立製作所自動車機器事業部内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスクを積層するハブと回転軸である
   スピンドルシャフトが一体となって回転するディスク装
   置に使用されるスピンドルシャフトとハブの締結方法で
   あって、 スピンドルシャフトの外径よりも大きい内径を有するハ
   ブの穴部にスピンドルシャフトを挿入し、 スピンドルシャフトとハブを所望の寸法関係に位置決め
   し、 ハブ端面の穴部の近傍を全周にまたは間欠的に全周に亘
   って、ハブの材料の弾性限度を越える荷重で加圧し、 ハブの前記穴部近傍にスピンドルシャフト軸方向の圧縮
   力を発生させて、弾性限度を越えたハブの材料の一部を
   スピンドルシャフトとハブとの隙間を埋めるように塑性
   流動させ、 スピンドルシャフトとハブとを締結して一体化すること
   を特徴とするスピンドルシャフトとハブの締結方法。
2. 【請求項２】 ディスクを積層するハブと回転軸である
   スピンドルシャフトが一体となって回転するディスク装
   置に使用されるスピンドルシャフトとハブの締結方法で
   あって、 スピンドルシャフトのハブとの締結範囲の外周に、スピ
   ンドルシャフト円周方向の溝または突起を成形し、 スピンドルシャフトの外径よりも大きい内径を有するハ
   ブの穴部にスピンドルシャフトを挿入し、 スピンドルシャフトとハブを所望の寸法関係に位置決め
   し、 ハブ端面の穴部の近傍を全周にまたは間欠的に全周に亘
   って、ハブの材料の弾性限度を越える荷重で加圧し、 ハブの前記穴部近傍にスピンドルシャフト軸方向の圧縮
   力を発生させて、弾性限度を越えたハブの材料の一部を
   スピンドルシャフトの溝内または突起間を含むスピンド
   ルシャフトとハブとの隙間を埋めるように塑性流動さ
   せ、 スピンドルシャフトとハブとを締結して一体化すること
   を特徴とするスピンドルシャフトとハブの締結方法。
3. 【請求項３】 ディスクを積層するハブと回転軸である
   スピンドルシャフトが一体となって回転するディスク装
   置に使用されるスピンドルシャフトとハブの締結方法で
   あって、 スピンドルシャフトのハブとの締結範囲の外周に、スピ
   ンドルシャフト軸方向の溝または突起を成形し、 スピンドルシャフトの外径よりも大きい内径を有するハ
   ブの穴部にスピンドルシャフトを挿入し、 スピンドルシャフトとハブを所望の寸法関係に位置決め
   し、 ハブ端面の穴部の近傍を全周にまたは間欠的に全周に亘
   って、ハブの材料の弾性限度を越える荷重で加圧し、 ハブの前記穴部近傍にスピンドルシャフト軸方向の圧縮
   力を発生させて、弾性限度を越えたハブの材料の一部を
   スピンドルシャフトの溝内または突起間を含むスピンド
   ルシャフトとハブとの隙間を埋めるように塑性流動さ
   せ、 スピンドルシャフトとハブとを締結して一体化すること
   を特徴とするスピンドルシャフトとハブの締結方法。
4. 【請求項４】 ディスクを積層するハブと回転軸である
   スピンドルシャフトが一体となって回転するディスク装
   置に使用されるスピンドルシャフトとハブの締結方法で
   あって、 スピンドルシャフトのハブとの締結範囲の外周に螺旋状
   の溝または突起を成形し、 スピンドルシャフトの外径よりも大きい内径を有するハ
   ブの穴部にスピンドルシャフトを挿入し、 スピンドルシャフトとハブを所望の寸法関係に位置決め
   し、 ハブ端面の穴部の近傍を全周にまたは間欠的に全周に亘
   って、ハブの材料の弾性限度を越える荷重で加圧し、 ハブの前記穴部近傍にスピンドルシャフト軸方向の圧縮
   力を発生させて、弾性限度を越えたハブの材料の一部を
   スピンドルシャフトの溝内または突起間を含むスピンド
   ルシャフトとハブとの隙間を埋めるように塑性流動さ
   せ、 スピンドルシャフトとハブとを締結して一体化すること
   を特徴とするスピンドルシャフトとハブの締結方法。
5. 【請求項５】 ディスクを積層するハブと回転軸である
   スピンドルシャフトが一体となって回転するディスク装
   置に使用されるスピンドルシャフトとハブの締結体であ
   って、 スピンドルシャフトを挿入したハブの端面の穴部近傍を
   全周にまたは間欠的に全周に亘って、ハブの材料の弾性
   限度を越える荷重で加圧し、 ハブの前記穴部近傍にスピンドルシャフト軸方向の圧縮
   力を発生させて、弾性限度を越えたハブの材料の一部を
   スピンドルシャフトとハブとの隙間を埋めるように塑性
   流動させ、 スピンドルシャフトとハブとを締結して一体化したこと
   を特徴とするスピンドルシャフトとハブの締結体。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のスピンドルシャフトと
   ハブの締結体において、 前記スピンドルシャフトは、その外周に、円周方向また
   は軸方向の溝または突起を有することを特徴とするスピ
   ンドルシャフトとハブの締結体。
7. 【請求項７】 請求項５に記載のスピンドルシャフトと
   ハブの締結体において、 前記スピンドルシャフトは、その外周に螺旋状の溝また
   は突起を有することを特徴とするスピンドルシャフトと
   ハブの締結体。